Tuto : Le James Webb Space Telescope
— 28 juin 2022 —
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À Noël, le 25 décembre 2021, a été lancé le James Webb Space Telescope.
Il s'agit du télescope spatial le plus puissant et cher jamais construit. Son rôle dans l'observation astronomique va devenir central dans les mois et années à venir, notamment car c'est grâce à lui que d'importantes découvertes vont être réalisées (notamment concernant les exoplanètes, ce qui nous interesse présentement), c'est pourquoi il est important de comprendre son fonctionnement (et aussi pour savoir comment sont utilisés nos impôts *mh mh*).
Nommé en l'honneur de James Webb, le directeur de la NASA durant l'ère Apollo (quand les américains ont exploré la Lune), ce nouveau télescope spatial embarque à son bord 4 instruments de pointes (véritablement de POINTE) utilisables en combinaison avec le grand miroir en forme de nid d'abeille plaqué or (n'étant pas à 1 milliard de dollars de dépense de plus ou de moins...). En vérité l'or des miroirs n'a pas comme seul but de le rendre visuellement attractif, c'est aussi parce que l'or réfléchi extremement bien (presque parfaitement) les rayonnements du spectre visible, et laisse passer l'infrarouge. Or c'est justement l'infrarouge qu'observe ce telescope. Le plaqué or est donc une sorte de "filtre" naturel qui renvoit la lumière qui n'est pas utile (et qui peut même être génante).
Pour en revenir aux instruments du James Webb Space Telescope (qu'on appellera désormais le JWST pour faire plaisir à la SSSDA -Société Super Secrète Des Accronymes-), les voicis :
Comme vous pouvez le constater la SSSDA a encore frappé. Et on constate aussi que tous les instruments fonctionnent dans l'infrarouge ("Infrared") comme prévu.
La technologie de chacun des instruments serait assez long à détailler (quoique cela pourrait être intéressant d'en parler en profondeur dans des billets dédiés) mais en voici un résumé suffisant :
La NIRCam est une caméra permettant d'obstruer la lumière génante d'une étoile pour dévoiler d'éventuelles exoplanètes de faibles luminosité gravitant autour. Plus interessant encore, cet instrument peut obtenir le spectre de l'atmosphère d'une planète, ce qui permet d'en connaitre la composition par analyse spectrale.
Le NIRSpec est un spectromètre multi-objet capable d'observer jusqu'à 100 objets spatiaux en même temps et cela pendant très longtemps. Plus précisement encore, chacun des 100 micro-obturateurs peuvent avoir une résolution spectrale très élevée, permettant d'observer des galaxies lointaines, très lointaines...
Le MIRI est un instrument permettant d'effectuer des photographies, des spectrographies ainsi que des coronographies (éclipser l'étoile pour faire apparaitre les objets autour, ou sa courone). Mais contrairement aux 3 autres instruments qui observent tous l'infrarouge entre des longueurs d'ondes de 0.6 à 5 micromètres, le MIRI observe l'infrarouge de 5 à 28.5 micromètres. Il permet donc d'accéder à d'autres propriétés des objets visés par le télescope.
Le FGS est un capteur de guidage fin permettant au télescope de pointer avec une grande précision un objet spatial, et donc d'obtenir des images de très bonnes qualités de ce dernier. NIRISS est en revanche un spectromètre imageur (pouvant fonctionner indépendement du FGS) dont la résolution angulaire est supérieur à tous les autres instruments. Grace à une combinaison de prismes, le NIRISS peut décomposer la lumière stellaire en plus de 2000 couleurs infrarouges et ainsi sonder l'atmosphère des exoplanètes avec la méthode du transit (quand une planète passe devant son étoile). C'est l'instrument principal qui permettra de déterminer avec précision la composition moléculaire et atomique de l'atmosphère des planètes extra-solaires, ce qui ouvrira alors la voie à la recherche de bio-signature...
Au final, le JWST est capable d'observer des longueurs d'ondes du domaine visible (mais tout de même proche de l'infrarouge), le proche infrarouge, et le moyen infrarouge.
Grace aux capacités extra-ordinaires des instruments, le télescope sera en mesure de voir plus loin dans l'espace et dans le temps que n'importe quel autre télescope auparavant. Pourquoi dans le temps ? Parce qu'en astronomie, voir loin, c'est voir dans le passé. En l'occurence, le JWST pourra rechercher la lumière des Premières Galaxies de l'Univers, et ainsi atteindre une époque dans laquelle les premières étoiles et galaxies se sont formées (il y a 13.8 milliards d'années).
Les planètes seront aussi une des cibles préférées du JWST. Aussi bien celles extra-solaires, que celles de notre propre système solaire ! Ainsi, il sera possible de comparer les caractéristiques des planètes du Système Solaire avec celles des exoplanètes de la Galaxie, notamment celles orbitant dans la zone habitable de leur étoile. Nous comprendrons alors mieux comment se forment les systèmes solaires et planétaires (car les modèles actuels se révèlent être de moins en mois exacts...). En faisant la lumière sur ce qui se passe au loin, nous éclairerons notre propre existence sur Terre.
Voilà donc tout le potentiel de ce nouveau jouet pour les astrophysiciens. Il y a fort à parier que les années à venir soient celles où le voile se lève sur l'origine de l'Univers et le mystère de la vie, restons donc à l'affut !
Fun fact, le lancement du JWST a été repoussé... 13 fois ! Ça a au moins eu le mérite de mettre à niveau les technologies du télescope au fil du temps pour obtenir la machine la plus technologiquement évoluée qu'ait produit l'humanité.
Références : JWST NASA
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